Módulo 1 Tecnología de las bombas de calor

Este módulo examina el funcionamiento interno de las bombas de calor eléctricas, centrándose en el ciclo termodinámico, el comportamiento de los refrigerantes y la función de cada uno de los componentes principales del circuito de refrigeración. El objetivo es comprender cómo las bombas de calor transforman la energía térmica de baja calidad en calefacción o refrigeración útiles, y cómo las decisiones de diseño influyen en la eficiencia, la fiabilidad y los límites operativos.

Las lecciones 1 a 3 tratan los conceptos fundamentales:

Lección 1, sienta las bases. Presenta la bomba de calor como un dispositivo termodinámico regido por el ciclo de compresión de vapor, describiendo la transformación del refrigerante a través de la evaporación, la compresión, la condensación y la expansión. La lección presenta los principios físicos (aumento de temperatura, relaciones de saturación entre presión y temperatura, y sensibilidad de la eficiencia del sistema a las diferencias de temperatura entre fuente y sumidero), además define los tres subsistemas interrelacionados: la fuente de calor, el circuito de refrigeración y el sistema de distribución de calor. Lección 2, profundiza en el tratamiento termodinámico analizando paso a paso el ciclo de compresión de vapor. Distingue entre procesos teóricos y reales, describe las funciones de los componentes in situ y examina las irreversibilidades derivadas de la compresión no ideal, los diferenciales de temperatura en los intercambiadores de calor y las pérdidas de presión. Lección 3, se centra en los refrigerantes como fluidos de trabajo. Explica su papel en la absorción y la cesion de calor, examina los criterios clave de selección (rendimiento termodinámico, clasificación de seguridad, impacto medioambiental y compatibilidad de materiales) y repasa las convenciones de nomenclatura y las normativas actuales que impulsan la transición hacia alternativas de bajo potencial de calentamiento global (GWP).

Las lecciones 4 a 8 tratan del análisis de los componentes que conforman el ciclo: Lección 4, estudia los compresores, los motores principales que establecen la relación de presión que permite el cambio de fase. Repasa los tipos de compresores, sus principios de funcionamiento y su idoneidad para diferentes capacidades. El análisis incluye el comportamiento real de la compresión, los requisitos de lubricación, la compatibilidad entre refrigerante y aceite, y las tecnologías de velocidad variable que modulan la potencia para reducir las pérdidas de ciclo y mejorar la eficiencia estacional. Lección 5, analiza los intercambiadores de calor externos (evaporadores y condensadores) como las interfaces donde se absorbe y se rechaza el calor. Detalla los mecanismos del cambio de fase, las superficies de transferencia de calor y las consideraciones de diseño relacionadas con la geometría de los serpentines, los materiales y las condiciones ambientales. Se presta especial atención a la formación de escarcha en los evaporadores que absorben el calor del aire, las estrategias de descongelación y la influencia del dimensionamiento del intercambiador en la estabilidad del sistema y el rendimiento estacional. Lección 6 aborda los dispositivos de expansión, que regulan el caudal másico del refrigerante y establecen el diferencial de presión. Compara los tubos capilares, las válvulas de expansión termostáticas, las válvulas automáticas y las válvulas de expansión electrónicas, destacando las estrategias de control, la gestión del sobrecalentamiento y las ventajas de la modulación

electrónica en los sistemas accionados por inversor. La lección relaciona el comportamiento de las válvulas con la variación de la carga, la dinámica de la presión del evaporador y la protección del sistema. Lección 7 trata sobre componentes adicionales del circuito de refrigeración, incluyendo válvulas de inversión de cuatro vías, válvulas solenoides y de retención, filtros desecadores, mirillas, receptores de líquido y separadores de aceite. Se analizan sus funciones en la inversión de modo, el recorrido del refrigerante, la mitigación de la humedad y la contaminación, junto con cómo las fugas internas, las caídas de presión o un dimensionamiento incorrecto afectan al COP, a la fiabilidad del compresor y a la respuesta del sistema.

Lección 8, estudia los componentes auxiliares de la bomba de calor.,Concluye el módulo con los componentes auxiliares que garantizan la estabilidad hidráulica, la gestión del flujo de aire y la seguridad operativa. Incluye ventiladores, bombas de circulación, interruptores de flujo, dispositivos de protección contra la presión y la congelación, depósitos de expansión y depósitos de compensación.